[0001] Die Erfindung betrifft einen Hochvoltverteiler für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug,
insbesondere für ein Nutzfahrzeug.
[0002] Ein Hochvoltverteiler (englisch "High Voltage Distribution (HVD) unit/module") ist
eine Hochspannungsverteilungseinrichtung, die mittels einer Leiteranordnung zur Strom-
und Spannungsverteilung ausgebildet ist. Die Funktion des Hochvoltverteilers ist die
Strom- und Spannungsversorgung anderer Hochvoltkomponenten im gesamten elektrifizierten
Antriebsstrang, wie z. B. elektrischer Nebenaggregate verschiedener Leistungsklassen
oder Antriebseinheiten. Weiterhin ist der Hochvoltverteiler Träger von Hochvolt-Absicherungsmaßnahmen,
z. B. Schmelzsicherungen, Halbleiterschutzelementen etc.. Ein solcher Hochvoltverteiler
wird beispielsweise bei Hybrid- oder Elektrofahrzeugen im Hochspannungsbordnetz, an
das ein elektrischer Traktionsenergiespeicher und ein elektromotorischer Antrieb angeschlossen
sind, eingesetzt. Über die Leitungsanordnung des Hochvoltverteilers kann somit Energie
aus dem elektrischen Energiespeicher zum Antrieb des Fahrzeugs an ein Hauptaggregat
und zur Versorgung von Nebenaggregaten bereitgestellt werden. Ferner kann über die
Leitungsanordnung des Hochvoltverteilers elektrische Energie aus dem Antriebsstrang
aufgenommen und an den elektrischen Energiespeicher weitergeleitet werden.
[0003] Da für unterschiedliche Fahrzeugvarianten unterschiedliche Konfigurationen von Hochvoltkomponenten
über den Hochvoltverteiler mit Strom und Spannung versorgt werden müssen und unterschiedliche
Auslegungen der Hochvolt-Absicherungsmaßnahmen vonnöten sein können, werden für die
unterschiedlichen Fahrzeugvarianten jeweils unterschiedliche Hochvoltverteiler eingesetzt
oder bestehende Hochvoltverteiler zeitaufwändig angepasst. Nachteilig hieran sind
die damit verbundenen hohen Kosten und die große Variantenvielfalt.
[0004] Es ist somit eine Aufgabe der Erfindung, einen Hochvoltverteiler für ein Hybrid-
oder Elektrofahrzeug bereitzustellen, mit dem Nachteile herkömmlicher Hochvoltverteiler
vermieden werden können. Die Aufgabe der Erfindung ist es insbesondere, einen Hochvoltverteiler
mit verbessertem Aufbau bereitzustellen, so dass dieser modular und flexibel einsetzbar
ist. Der Hochvoltverteiler soll insbesondere einfach und schnell an die Anforderungen
unterschiedlicher Fahrzeug-Varianten anpassbar sein, ohne den Grundaufbau des Hochvoltverteilers
stark variieren zu müssen.
[0005] Diese Aufgaben werden durch einen Hochvoltverteiler gemäß den Merkmalen des Hauptanspruchs
gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung sind Gegenstand
der abhängigen Ansprüche und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser
Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
[0006] Erfindungsgemäß wird ein Hochvoltverteiler für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug,
insbesondere für ein Nutzfahrzeug, vorgeschlagen, der eine Trägereinrichtung und eine
auf der Trägereinrichtung angeordnete, mehrere Hochvolt-Abgänge ausbildende Leiteranordnung
zur Strom- und Spannungsverteilung aufweist. Ferner umfasst der Hochvoltverteiler
mehrere auf der Trägereinrichtung angeordnete Halterungseinrichtungen, die jeweils
einem Hochvolt-Abgang zugeordnet sind und mit einem Hochvolt-Absicherungselement bestückbar
sind. Hierbei ist bei einer unbestückten Halterungseinrichtung der zugeordnete Hochvolt-Abgang
nicht bestrombar, d. h., ein Hochvolt-Abgang ist nur bei eingebautem, funktionsfähigem
Absicherungselement freigeschaltet.
[0007] Ein besonderer Vorzug der Erfindung liegt somit darin, dass der Hochvoltverteiler
mit einer variablen Anzahl von Hochvolt-Absicherungselementen zur allpoligen Absicherung
der Hochvolt-Abgänge bestückbar ist. Dies ermöglicht, den Hochvoltverteiler durch
entsprechende Bestückung auf einfache Weise an die Art und Anzahl der zu versorgenden
Hochvoltkomponenten anzupassen. Die Hochvolt-Absicherungselemente können beispielsweise
Sicherungen, z. B. Schmelzsicherungen, und/oder Halbleiterschutzelemente etc. sein.
[0008] Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Halterungseinrichtungen
jeweils ein Rastermaß auf, so dass die Halterungseinrichtungen mit Hochvolt-Absicherungselementen
verschiedener Bauformen und/oder Baumustergrößen bestückbar sind. Dies ermöglicht
ein variables Montagemaß und eine schnelle, wenig fehleranfällige und flexible Bestückung
des Hochvoltverteilers mit unterschiedlichen Konfigurationen von Absicherungselementen,
um den Hochvoltverteiler für eine bestimmte Fahrzeugvariante anzupassen. Beispielsweise
kann das Rastermaß so ausgeführt sein, dass in den Halterungseinrichtungen die gängigen
Bauformklassen, z. B. die Bauformklassen 1 bis 4, von Hochvolt-Absicherungselementen
fixierbar sind.
[0009] Bei einer vorteilhaften Variante dieser Ausgestaltungsform ist das Rastermaß als
Lochmuster ausgeführt ist, das in die Trägereinrichtung eingebracht ist. Ein Lochmuster
ist besonders vorteilhaft zur Aufnahme und Fixierung der Drahtanschlüsse gängiger
Hochvolt-Absicherungselemente. Das Lochmuster kann ein lineares Lochmuster sein, das
so dimensioniert ist, dass Hochvolt-Absicherungselemente unterschiedlicher Bauformklassen
an der Halterungseinrichtung befestigbar sind. Hierbei können die Löcher des Lochmusters
zur Aufnahme eines Drahtanschlusses des Hochvoltabsicherungselementes ausgebildet
sein und korrespondierend zu den Längen der unterschiedlichen Bauformklassen beabstandet
sein. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung können die Rastermaße bzw. die Lochmuster
der einzelnen Hochvoltabgänge parallel versetzt zueinander angeordnet sein.
[0010] Ferner kann die Halterungseinrichtung so ausgeführt sein, dass ein erster Montagepunkt
für ein Hochvolt-Absicherungselement fix auf der Trägereinrichtung ist und der zweite
Montagepunkt durch das Rastermaß bzw. das Lochmuster variabel ist.
[0011] Gemäß einer weiteren, besonders bevorzugten Ausgestaltungsform ist die Leiteranordnung
auf einer ersten Seite der Trägereinrichtung angeordnet und die Halteeinrichtungen
sind so ausgeführt, dass die Trägereinrichtung auf der zur ersten Seite gegenüberliegenden
Seite der Trägereinrichtung mit den Hochvolt-Absicherungselementen bestückbar ist.
Auf der einen Seite des Hochvoltverteilers sind somit nur die Hochvolt-Absicherungselemente
und die entsprechenden Anschlüsse, Fixierelemente etc. angeordnet, während auf der
gegenüberliegenden Seite des Hochvoltverteilers die Leiterbahnen inkl. der Verschaltung
und Verbindungstechnik für die Hochvoltabgänge (Hochvoltschnittstellen) angeordnet
sind. Die erhöht die Handhabungssicherheit, da das Risiko, bei der Bestückung des
Hochvoltverteilers mit Hochvolt-Absicherungselementen versehentlich eine Leiterbahn
zu berühren, reduziert wird. Ein weiterer Vorteil ist die verbesserte Service-Freundlichkeit,
insbesondere wenn der Hochvoltverteiler in das Gehäuse einer Traktionsenergiespeichereinrichtung
integriert wird, was nachfolgend noch erläutert wird.
[0012] Die Leiteranordnung kann mehrere parallele Hochvoltabgänge umfassen, die jeweils
aus einer Plusleitung und einer Minusleitung gebildet werden, die jeweils im Bereich
der Halteeinrichtung unterbrochen sind, wobei sowohl die Plusleitung als auch die
Minusleitung ein Rastermaß zur Bestückung mit einem Hochvolt-Absicherungselement aufweisen.
[0013] Die Trägereinrichtung kann einen U-förmigen Querschnitt mit einem Mittelteil und
seitlichen Schenkeln aufweisen, wobei die Halteeinrichtungen am Mittelteil zwischen
den seitlichen Schenkeln auf derjenigen Seite des Mittelteils angeordnet sind, von
der sich die Schenkel wegerstrecken. Eine derartige Form ist besonders vorteilhaft,
um den Hochvoltverteiler in ein Gehäuse einer Traktionsenergiespeichereinrichtung
zu integrieren.
[0014] Die Leiteranordnung kann als Stromschienenanordnung oder Leiterplattensystem ausgeführt
sein. Die Trägereinrichtung kann ein Formteil sein. Die Trägereinrichtung kann auch
als Platine ausgeführt sein, wobei die Leiteranordnung als Leiterbahnen der Platine
ausgeführt ist.
[0015] Hybrid-, Plug-In-Hybrid- und Elektrofahrzeuge verfügen über einen elektrischen Traktionsenergiespeicher
zur Versorgung eines elektromotorischen Antriebs des Fahrzeugs. Der Traktionsenergiespeicher
kann auch zur Aufnahme von Rekuperationsenergie ausgeführt sein. Traktionsenergiespeicher
können beispielsweise auf Basis von Akkumulatoren, z. B. Li-Ionen-Batterien, oder
auf Basis von Kondensatorspeichern (z. B. Ultracap-Speichern) gebildet sein. Typischerweise
ist das in dem Traktionsenergiespeicher enthaltene Energiespeichermodul modular aufgebaut,
wobei einzelne Energiespeicherzellen zu sog. Speicherpacks zusammengefasst werden.
[0016] Aus der Praxis ist es ferner bekannt, eine Batterie-Schützbox (englisch "battery
junction box") in den Traktionsenergiespeicher zu integrieren. Die Schützbox für Hochvolt(HV)-Traktionsenergiespeicher
besteht aus Trennelementen und Absicherungen, um den spannungsführenden Teil des Traktionsenergiespeichers
vom Hochvolt(HV)-Bordnetz zu trennen. Derartige als Schützbox bezeichnete Vorrichtungen
stellen sicher, dass keine gefährliche Spannung an den berührungsgefährdeten Teilen,
wie etwa von außen zugänglichen Kontakten etc., anliegt.
[0017] Die Erfindung betrifft ferner eine derartige Traktionsenergiespeichereinrichtung
für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug mit zusätzlich integriertem Hochvoltverteiler.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird somit eine Traktionsenergiespeichereinrichtung
vorgeschlagen, aufweisend ein Speichermodul zur Speicherung elektrischer Energie,
eine mit dem Speichermodul verbundene Schützbox und einen Hochvoltverteiler wie vorstehend
offenbart, die in ein Gehäuse der Traktionsenergiespeichereinrichtung integriert sind,
wobei mehrere am Gehäuse angeordnete Hochvolt-Anschlüsse mit dem Hochvoltverteiler
und/oder mit der Schützbox elektrisch verbunden sind. Die Integration des Hochvoltverteilers
in das Systemgehäuse der Speichereinrichtung führt zu einer Reduktion des Verkabelungsaufwandes
beim Anschluss der Speichereinrichtung und zum Entfall von Steckern und eines separaten
Gehäuses für den Hochvoltverteiler. Ferner kann der Hochvoltverteiler bereits separat
vormontiert und im Traktionsenergiespeicher verbaut werden, so dass eine schnellere
Endmontage des Energiespeichers, z. B. an einem LKW oder einem Bus, ermöglicht wird.
[0018] Bei einer vorteilhaften Variante ist eine Ausführungsform des Hochvoltverteilers,
bei der die Leiteranordnung auf einer ersten Seite der Trägereinrichtung angeordnet
ist und die Halteeinrichtungen so ausgeführt sind, dass die Trägereinrichtung auf
der zur ersten Seite gegenüberliegenden Seite der Trägereinrichtung mit den Hochvolt-Absicherungselementen
bestückbar ist und/oder bestückt ist, im Bereich einer Gehäusewand angeordnet. Hierbei
ist die mit den Hochvolt-Absicherungselementen bestückbare Seite der Trägereinrichtung
der Gehäusewand zugewandt. Ferner ist diese Gehäusewand oder zumindest ein Teil davon
abnehmbar ausgeführt. Beispielsweise kann der abnehmbare Teil der Gehäusewand als
Wartungsklappe oder als verschraubbare Abdeckplatte ausgeführt sein. Diese Variante
zeichnet sich durch eine hohe Wartungsfreundlichkeit aus, da defekte Sicherungen des
montierten Hochvoltverteilers oder Änderungen der Bestückung leicht durchführbar sind.
[0019] Für die leichtere Integration in das Gehäuse kann der Hochvoltverteiler mindestens
eine zur Anlage auf eine Gehäusewand bestimmte erste Fläche umfassen, die mindestens
eine Durchgangsöffnung aufweist, über die der Hochvoltverteiler mit der Gehäusewand
verschraubbar ist und/oder verschraubt ist, um den Hochvoltverteiler im Gehäuse festzulegen.
[0020] Eine weitere Möglichkeit der erfindungsgemäßen Realisierung sieht vor, dass der Hochvoltverteiler
gemäß der Variante mit U-förmigem Querschnitt der Trägereinrichtung mittels der beiden
Schenkel der Trägereinrichtung so am Gehäuse befestigt ist, dass der die Halteeinrichtungen
aufweisende Bereich der Trägereinrichtung gegenüberliegend zu dem abnehmbar ausgeführten
Teil der Gehäusewand angeordnet ist.
[0021] Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug,
mit einem Hochvoltverteiler wie hierin offenbar und/oder mit einer Traktionsenergiespeichereinrichtung
wie hierin offenbart.
[0022] Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf
die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
- Figur 1
- ein Blockschaltbild einer Traktionsenergiespeichereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- Figur 2
- ein Blockschaltbild einer Anordnung eines Hochvoltverteilers zwischen einer Batterieschützbox
und den Hochvolt-Anschlüssen am Gehäuse der Traktionsenergiespeichereinrichtung gemäß
einem Ausführungsbeispiel;
- Figur 3
- eine Draufsicht auf die die Leiteranordnung aufweisende Seite des Hochvoltverteilers
gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- Figur 4
- einen Schnitt A-A des Hochvoltverteilers gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
- Figur 5
- eine weitere Schnittansicht des Hochvoltverteilers gemäß einem Ausführungsbeispiel.
[0023] Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben
Bezugszeichen bezeichnet.
[0024] Figur 1 illustriert eine Traktionsenergiespeichereinrichtung mit integriertem Hochvoltverteilergemäß
einem Ausführungsbeispiel anhand eines Blockschaltbildes. Der Traktionsenergiespeicher
1 umfasst ein Systemgehäuse 2, in das die nachfolgend beschriebenen Komponenten integriert
sind. In dem Gehäuse 2 befindet sich ein Speichermodul für elektrische Energie 3,
das wiederum selbst von einem Gehäuse umhaust ist (nicht dargestellt). Dieses Speichermodul
3 kann als Li-Ionen oder/und als Ultracap-Speicher ausgeführt sein. Das Speicherelement
3 ist aus einzelnen Zellen aufgebaut, die wiederum zu einem Energiespeicherpack zusammengeschaltet
sind. Ferner sind Kühlplatten zur Kühlung des Speichermoduls vorgesehen (nicht gezeigt).
[0025] In dem Gehäuse 2 der Traktionsenergiespeichereinrichtung 1 ist ferner ein Batteriemanagementsystem
6 integriert, das über eine Signalleitung 9 die Lade- und Entladevorgänge des Speichermoduls
3 steuert. Derartige Batteriemanagementsysteme 6 und Speichermodule 3 sind an sich
aus dem Stand der Technik bekannt und müssen hier nicht näher beschrieben werden.
[0026] Die gestrichelten Linien stellen Signalleitungen, die fett schwarz gezeichneten Linien
Hochspannungsleitungen dar. Das Batteriemanagementsystem 6 ist über eine Signalleitung
9 mit einer Schnittstelle 16 verbunden, über die das Batteriemanagementsystem 6 Steuersignale
und Sensordaten empfangen kann. Der Speicher 3 für elektrische Energie ist über eine
Hochspannungsleitung 7 mit einem Hochspannungstrennschalter 17 (englisch "high voltage
service disconnect") verbunden.
[0027] Der Hochspannungstrennschalter 17 dient zu Wartungs- und Servicezwecken am elektrischen
Antriebssystem und garantiert die Spannungsfreiheit am Fahrzeug, beispielsweise als
Ausführung eines HV-Steckerkontaktes. Durch das Öffnen dieses Trennschalters 17 wird
der HV-Pfad in den Speicherelementen 3 unterbrochen und durch Zusatzfunktionalitäten
z. B. die Ansteuerung der Hauptschütze 14 unterbrochen, so dass diese nicht schließen
können. Die Traktionsenergiespeichereinrichtung 1 ist somit vom Hochspannungs-Bordnetz
getrennt. In dem Systemgehäuse 2 des Traktionsenergiespeichers 1 ist ferner eine HV-Batterie-Schützbox
4 integriert. Es wurde vorstehend bereits erwähnt, dass die Schützbox Absicherungen
22 und Trennelemente bzw. elektrische Schalter 14 umfasst, um den spannungsführenden
Teil des Traktionsenergiespeichers 1 vom Hochspannungs-Bordnetz zu trennen.
[0028] In der Schützbox ist ferner ein Steuergerät 15 verbaut, das von dem Batteriemanagementsystem
6 über eine Signalleitung 9 gesteuert werden kann. Das Steuergerät 15 enthält die
Leistungselektronik zur Steuerung der Trennelemente 14.
[0029] Die Absicherungen 22 sind Sicherungen, z. B. in der vorliegenden Ausführung als Schmelzsicherungen
ausgeführt, welche im Fehlerfall eines Kurzschlusses im System durchschmelzen und
somit den Traktionsspeicher vom HV-Bordnetz trennen.
[0030] In dem Systemgehäuse 2 des Traktionsenergiespeichers 1 ist ferner ein Hochvoltverteiler
20 integriert. Der Hochvoltverteiler 20 dient zur Strom- und Spannungsversorgung anderer
Hochvoltkomponenten im gesamten elektrifizierten Antriebsstrang, wie z. B. elektrischer
Nebenaggregate verschiedener Leistungsklassen oder Antriebseinheiten. Weiterhin ist
der Hochvoltverteiler Träger von Hochvolt-Absicherungsmaßnahmen 22, z. B. Schmelzsicherungen,
Halbleiterschutzelementen etc..
[0031] Der Hochvoltverteiler 20 ist, wie in Figur 1 gezeigt, direkt in das Gehäuse 2 der
Traktionsenergiespeichereinrichtung 1 integriert. Je nach Fahrzeuganforderungen können
hiermit eine variable Anzahl von Leistungs- und Nebenaggregatsschnittstellen jeweils
inkl. Absicherung 22 in das Systemgehäuse 2 der Traktionsenergiespeichereinrichtung
1 integriert werden. Hierzu sind an einer Gehäusewand des Gehäuses 2, die benachbart
zu der Hochspannungsverteilungseinrichtung 20 ist, ein Hochspannungseingang 11 und
eine Vielzahl von Hochspannungsausgängen 12 angeordnet. Die Anzahl von Hochspannungsausgängen
12 ist abhängig von der Anzahl der benötigten Leistungs- und Nebenaggregatsschnittstellen.
In einer geöffneten Stellung des oberen Trennschalters 14 der Schützbox ist der Energiespeicher
3 von der Hochspannungsverteilereinrichtung 20 getrennt.
[0032] Für Hybrid- und Elektrofahrzeuge ist es vorteilhaft, das Fahrzeug durch die Infrastruktur
zur Reichweitenverlängerung laden zu können. Dafür steht im Ausführungsbeispiel der
Figur 1 eine Gleichstromladeschnittstelle zur Verfügung. Die Schnittstelle beziehungsweise
das Kontaktierungssystem für das Gleichstromladen erfolgt hierfür über eine Ladebuchse
10, die am Gehäuse 2 der Traktionsenergiespeichereinrichtung 1 vorgesehen ist. Ferner
ist die Batterie-Schützbox mit einer Absicherung 13 und einem in Serie zur Absicherung
13 angeordneten Schalter 14 erweitert. Hierbei ist die Gleichstromladebuchse 10 über
eine Hochspannungsleitung 26 der Hochvoltverteiler 20 mit der Absicherung 13 und dem
Trennschalter 14 in der Batterie Schützbox 4 verbunden, so dass wiederum der vorhandene
Hochvoltverteiler 20 genutzt werden kann.
[0033] Es ist jegliche Kombination der Schaltungszustände in der Schützbox 4 denkbar, d.
h., jeder der Schalter 14 kann unabhängig von dem anderen Schalter 14 offen oder geschlossen
sein. Die Hochvoltverteilung (HVD) kann z. B. Energie aus dem Antriebsstrang über
den Eingang "HV In" 11 aufnehmen als auch Energie an z. B. Nebenaggregate über die
Ausgänge "HV Out" 12 liefern.
[0034] Hierbei ist zu erwähnen, dass die beiden dargestellten Trennelemente 14 jeweils zwei
Trennelemente/Schütze umfassen, da ein Schütz für das Schalten/Trennen des Hochvolt-Pluspfades
und ein Schütz für den Hochvolt-Minuspfad benötigt wird. In Summe sind in der Schützbox
4 somit vier Trennelemente 14 vorgesehen, wobei zur Vereinfachung der Darstellung
nur zwei dargestellt sind. Ebenfalls sind die Hochspannungsleitungen zweipolig ausgeführt,
umfassen also eine Minus- und eine Plusleitung, was in den nachfolgenden Figuren dargestellt
ist.
[0035] Dies ist beispielweise in der Figur 2 erkennbar, die einen Ausschnitt der Figur 1
zeigt. Die Hauptleitung 24 des Hochvoltverteilers 20 besteht aus einer Hauptplusleitung
24a und einer Hauptminusleitung 24b, die über die Leitungen 25a und 25b mit dem Eingang
8 der Schützbox 4 verbunden sind. Die Leitung 26, über die die Gleichstromladebuche
10 mit dem weiteren Eingang 5 der Schützbox verbunden ist, umfasst ebenfalls eine
Plusleitung 26a und eine Minusleitung 26b.
[0036] Figur 2 illustriert ferner zwei unterschiedliche Ausführungsvarianten A und B. Im
Anwendungsfall B dient der Hochvoltanschluss 18 als Hochvoltabgang, der aus oder durch
den Hochvoltverteiler 20 versorgt wird. In diesem Fall ist die Leitung 26a über die
Leitung 28a mit der Leitung 24a des Hochvoltverteilers 20 verbunden. Ebenso wäre die
Leitung 26b über die Leitung 28b mit der Leitung 24b verbunden. Die gestrichelten
Hochvoltlinien 27a und 27b sind dann nicht vorhanden.
[0037] Wird jedoch eine DC-Schnellladeschnittstelle benötigt, z. B. bei einem Plug-In-HybridFahrzeug,
kann gemäß Anwendungsfall B der Hochvoltanschluss 18 als DC-Schnellladeschnittstelle
ausgeführt sein und bildet einen Hochvolteingang aus. Hierbei wären dann die Leitungen
26a und 26b nicht mit dem Hochvoltverteiler 20, sondern direkt mit dem Eingang 5 der
Batterie-Schützbox 4 verbunden (dargestellt durch die gestrichelten Hochvoltlinien
27a und 27b).
[0038] Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Hochvoltverteilers 20. In Figur 3 ist
eine Oberseite des Hochvoltverteilers 20 gezeigt. Der Hochvoltverteiler umfasst ein
Formteil 23 als Träger für die Leiteranordnung und die Hochvoltsicherungen. Die Leiteranordnung
kann beispielsweise als eine Stromschienenanordnung oder als Leiterplattensystem ausgeführt
sein; mit einer Hauptplusleitung 24a und einer Hauptminusleitung 24a, die parallel
zueinander quer zum Träger 23 verlaufen. Zur Ausbildung mehrerer Hochvoltabgänge 12a
zweigen von den Hauptleitungen in Parallelschaltung jeweils paarweise Hochvoltleitungen
30a, 30b ab, wobei 30a wiederum eine Plusleitung ist und 30b eine Minusleitung ist.
Jedes Paar bildet einen Hochvoltabgang, über den der Hochvoltabgänge 12a mit Strom
und Spannung versorgt werden kann.
[0039] In Figur 3 ist ferner erkennbar, dass im Bereich 29 die Hochvoltleitungen 30a, 30b
unterbrochen sind. An dieser Stelle ist der Hochvoltabgang allpolig abgesichert, d.
h., Leiterenden der Plusleitung 30a als auch der Minusleitung 30b werden im Bereich
29 mit mindestens einer Sicherung verbunden. Figur 3 zeigt ferner ein Lochmuster zur
Befestigung dieser Sicherungen. Die Sicherungen sind in Figur 3 nicht sichtbar, da
diese vorteilhafterweise auf der Unterseite des Hochvoltverteilers 20 angeordnet werden.
Dies ist in Figur 4 dargestellt.
[0040] Figur 4 zeigt einen Schnitt A-A des Hochvoltverteilers gemäß einem Ausführungsbeispiel.
[0041] Die Leiteranordnung 24a, 24b, 30a, 30b und die Sicherungen 22 sind auf unterschiedlichen
Seiten des Trägers 23 angeordnet. Der Träger 23 des Hochvoltverteilers 20 hat einen
U-förmigen Querschnitt mit einem Mittelteil 29 und seitlichen Schenkeln 37. Zur Befestigung
der Sicherung 22 ist eine Halteeinrichtung 34 am Mittelteil 29 vorgesehen. Die Halteeinrichtung
34 umfasst das Lochmuster 31 sowie einen oberen Montagepunkt 36, mit einer Durchgangsbohrung
durch den Träger 23 an dieser Stelle. Am oberen Montagepunkt wird ein Drahtanschluss
22a der Sicherung 22 durch die Durchgangsbohrung geführt und am Montagepunkt 36 fixiert,
z. B. durch eine Steckverbindung, Verschrauben, oder Verlöten etc.. Am unteren Montagpunkt
wird der zweite Drahtanschluss 22a in das passende Loch 32 des Lochmusters 31 eingeführt
und ebenfalls fixiert. Im Bereich 35 des Lochmusters 31 ist ein Freiraum vorgesehen,
um ein variables Montagemaß realisieren zu können. Bei einer längeren Sicherung wird
der untere Drahtanschluss 22a entsprechend in ein weit unten liegendes Loch 32 des
Lochmusters 31 eingesteckt. Aufgrund des Lochmusters kann die Halteeinrichtung 34
mit Sicherungen unterschiedlicher Bauformklassen, d. h. Sicherungen unterschiedlicher
Länge und Breite, bestückt werden. Erst mit Bestücken eines Hochvoltabgangs 30a, 30b
mit einer Sicherung 22 wird dieser freigeschaltet und somit der Hochvoltabgang 12a
bestrombar.
[0042] Je nach Bestückungsvariante des Hochvoltverteilers können somit in Abhängigkeit der
Freiplätze, d. h. nicht mit Sicherungen bestückter Hochvoltabgänge, eine unterschiedliche
Zahl von Hochvoltschnittstellen bereitgestellt werden. In Verbindung mit dem Schienen-
bzw. Leiterplattensystem des Hochvoltverteilers kann der Hochvoltverteiler für verschiedene
Fahrzeugvarianten einfach konfiguriert und angepasst werden, ohne den Grundaufbau
verändern zu müssen.
[0043] In Figur 4 ist mit dem Bezugszeichen 2a eine Gehäusewand 2a des Gehäuses 2 der Traktionsenergiespeichereinrichtung
bezeichnet. Der Hochvoltverteiler 20 ist somit im Bereich der Gehäusewand 2a angeordnet,
wobei die mit den Hochvolt-Absicherungselementen 22 bestückbare Seite der Trägereinrichtung
23 der Gehäusewand 2 zugewandt ist. Die Gehäusewand 2a oder zumindest ein Teil 38
davon ist abnehmbar ausgeführt.
[0044] Dies ist in Figur 5 anhand einer weiteren Ausführungsvariante gezeigt. Der Hochvoltverteiler
40 weist eine zur Anlage auf die Gehäusewand 2a bestimmte Fläche 41 auf, die vorliegend
der Endfläche der seitlichen Schenkel 37 des Trägers 23 entspricht und die mindestens
eine Durchgangsöffnung aufweist, über die der Hochvoltverteiler 40 mit der Gehäusewand
2a durch die Schraube 39 verschraubt ist, um den Hochvoltverteiler im Gehäuse 2 festzulegen.
Im Bereich der Sicherungen 22 weist das Gehäuse 22 eine abnehmbare Platte 38 auf.
Durch Lösen der Verschraubung 39 kann die Platte 38 entfernt werden. Durch die vorteilhafte
Ausführung und Anordnung des Hochvoltverteilers 40 kann der Hochvoltverteiler 20 auch
im bereits verbauten Zustand mit Sicherungen 22 bestückt werden bzw. können diese
im Fehlerfall leichter getauscht werden. Ferner ist zu erwähnen, dass bei der Ausführungsvariante
der Figur 5 die Halteeinrichtung 34 zur Ausbildung des oberen Montagepunktes so ausgeführt
ist, dass ein Leiterendabschnitt 42 durch den Träger 23 zur Seite der Sicherungen
hindurchtritt und ein Drahtanschlussabschnitt der Sicherung 22 auf den Leiterendabschnitt
42 aufgesteckt wird.
[0045] Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele beschrieben
worden ist, ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls
von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen.
Folglich soll die Erfindung nicht auf die offenbarten bestimmten Ausführungsbeispiele
begrenzt sein, sondern die Erfindung soll alle Ausführungsbeispiele umfassen, die
in den Bereich der beigefügten Patentansprüche fallen.
Bezugszeichenliste
[0046]
- 1
- Traktionsenergiespeicher
- 2
- Gehäuse
- 2a
- Gehäusewand
- 3
- Batteriezellenpack, Speichermodul
- 4
- Schützbox
- 5, 8
- Eingang Schützbox
- 6
- Batteriemanagement
- 7
- Hochspannungsleiter
- 9
- Signalleitung
- 10
- Hochspannungsgleichstromladebuchse
- 11, 18
- Hochspannungseingang
- 12
- Hochspannungsausgang 1 ... n
- 12a
- Hochvoltabgang
- 13
- Absicherung
- 14
- Schalter
- 15
- Steuereinheit der Schützbox
- 16
- Anschlussbuchse für Steuerleitungen
- 17
- Hochspannungstrennschalter (HV service disconnect)
- 20, 40
- Hochvoltverteiler
- 22
- Absicherung
- 22a
- Anschlussdraht
- 23
- Trägereinrichtung (Träger)
- 24, 24a, 24b
- Hochspannungsleiter
- 25a, 25b
- Hochspannungsleiter
- 26, 26a, 26b
- Hochspannungsleiter
- 27a, 27b
- Hochspannungsleiter
- 28a, 28b
- Hochspannungsleiter
- 29
- Mittelteil
- 30a, 30b
- Hochspannungsleiter
- 31
- Lochmuster
- 32
- Loch des Lochmusters
- 34
- Halterungseinrichtung
- 35
- Freiraum für variables Montagemaß
- 36
- Oberer Montagepunkt
- 37
- Schenkel
- 39
- Schraube
- 41
- Fläche
- 42
- Leiterendabschnitt
1. Hochvoltverteiler (20; 40) für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, umfassend
eine Trägereinrichtung (23);
eine auf der Trägereinrichtung (23) angeordnete Leiteranordnung (24a, 24b, 30a, 30b)
zur Strom- und Spannungsverteilung, um mehrere Hochvolt-Abgänge (12a) auszubilden;
mehrere auf der Trägereinrichtung (23) angeordnete Halterungseinrichtungen (34), die
jeweils einem Hochvolt-Abgang (12a) zugeordnet sind und mit einem Hochvolt-Absicherungselement
(22) bestückbar sind, wobei bei einer unbestückten Halterungseinrichtung (34) der
zugeordnete Hochvolt-Abgang (12a) nicht bestrombar ist.
2. Hochvoltverteiler (20; 40) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungseinrichtungen (34) ein Rastermaß aufweisen, so dass die Halterungseinrichtungen
(34) mit Hochvolt-Absicherungselementen (22) verschiedener Bauformen und/oder Baumustergrößen
bestückbar sind.
3. Hochvoltverteiler (20; 40) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastermaß als Lochmuster (31) ausgeführt ist, das in die Trägereinrichtung (23)
eingebracht ist.
4. Hochvoltverteiler (20; 40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiteranordnung (24a, 24b, 30a, 30b) auf einer ersten Seite der Trägereinrichtung
(23) angeordnet ist und dass die Halterungseinrichtungen (34) so ausgeführt sind,
dass die Trägereinrichtung (23) auf der zur ersten Seite gegenüberliegenden Seite
der Trägereinrichtung (23) mit den Hochvolt-Absicherungselementen (22) bestückbar
ist und/oder bestückt ist.
5. Hochvoltverteiler (20; 40) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Lochmuster (31) ein lineares Lochmuster ist, das so dimensioniert ist, dass Hochvolt-Absicherungselemente
(22) unterschiedlicher Bauformklassen an der Halterungseinrichtung (34) befestigbar
sind.
6. Hochvoltverteiler (20; 40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägereinrichtung (23) einen U-förmigen Querschnitt mit einem Mittelteil (29)
und seitlichen Schenkeln (37) aufweist, wobei die Halterungseinrichtungen (34) am
Mittelteil zwischen den seitlichen Schenkeln (37) auf derjenigen Seite des Mittelteils
angeordnet sind, von der sich die Schenkel (37) wegerstrecken.
7. Hochvoltverteiler (20; 40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
(a) dass die Leiteranordnung (21) als Stromschienenanordnung oder Leiterplattensystem ausgeführt
ist; und/oder
(b) dass die Trägereinrichtung (23) ein Formteil aufweist; und/oder
(c) dass die Trägereinrichtung (23) als Platine ausgeführt ist und dass die Leiteranordnung
(21) als Leiterbahnen der Platine ausgeführt sind; und/oder
(d) dass die Hochvolt-Absicherungselemente (22) Sicherungen, weiter vorzugsweise Schmelzsicherungen,
und/oder Halbleiterschutzelemente aufweisen.
8. Traktionsenergiespeichereinrichtung (1) für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, aufweisend
ein Speichermodul (5) zur Speicherung elektrischer Energie,
eine mit dem Speichermodul verbundene Schützbox (4); und
einen Hochvoltverteiler (20; 40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die in ein
Gehäuse (2) der Traktionsenergiespeichereinrichtung (1) integriert sind, wobei mehrere
am Gehäuse (2) angeordnete Hochvolt-Anschlüsse (12) mit dem Hochvoltverteiler (20;
40) und/oder mit der Schützbox (4) elektrisch verbunden sind.
9. Traktionsenergiespeichereinrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
(a) dass der Hochvoltverteiler (20; 40) nach einem der Ansprüche 4 bis 7 im Bereich einer
Gehäusewand (2a) angeordnet ist, wobei die mit den Hochvolt-Absicherungselementen
(22) bestückbare Seite der Trägereinrichtung (23) der Gehäusewand (2) zugewandt ist;
und
(b) dass diese Gehäusewand (2a) oder zumindest ein Teil (38) davon abnehmbar ausgeführt ist.
10. Traktionsenergiespeichereinrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
(a) dass der Hochvoltverteiler (20; 40) mindestens eine zur Anlage auf eine Gehäusewand (2a)
bestimmte erste Fläche (41) umfasst, die mindestens eine Durchgangsöffnung aufweist,
über die der Hochvoltverteiler (20; 40) mit der Gehäusewand (2a) verschraubt ist,
um den Hochvoltverteiler im Gehäuse (2) festzulegen; und/oder
(b) dass der Hochvoltverteiler gemäß Anspruch 6 mittels der beiden Schenkel (37) der Trägereinrichtung
(23) so am Gehäuse (2) befestigt ist, dass der die Halteeinrichtungen (34) aufweisende
Bereich der Trägereinrichtung (23) gegenüberliegend zu dem abnehmbar ausgeführten
Teil (38) der Gehäusewand (2a) angeordnet ist.
11. Nutzfahrzeug mit einem Hochvoltverteiler gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder
mit einer Traktionsenergiespeichereinrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10.